4.1基因指导蛋白质的合成课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第 章 基因的表达 遗传物质实验证据的获得和DNA 双螺旋结构模型的建立，解决了。“基因是 什么”的问题.生物学的研究从此以空前的步伐前进。另一个长期悬而未决的问 题——"基因是如何起作用的"。成为研究的新热点。 关于蛋白质的研究，此时也有了长足的进展。人们认识到性状的形成离不开 蛋白质(特别是酶)的作用，于是推测基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，并 将这一过程称为基因的表达。 生命的图案，扑朔迷离： 从信息到物质，从蓝图到现实， 繁复、简约，粗放、精细。 是谁创造出，如此的和谐与统—? ·1 、DNA 的基本组成单位是 脱氧核苷酸 · 2、DNA 的主要分布场所 细胞核 ·3.DNA 分子能储存足够量的遗传信息；遗传 信息蕴藏在 4种碱基的排列顺序之中 基础知识回顾 · 4、组成生物体蛋白质的氨基酸大约有20 种，氨基酸结合成蛋白质的方式和场所分 别是 脱水缩合、核糖体 。蛋白质多 样性的原因： 氨基酸的数目 、种类、排列数序及多肽链的空间结构不同 ·5.生 体 性状的控向魉和体现者分别是 和 基础知识回顾 基因 有遗传效应的DNA片段 基因 控制生物性状 在染色体上呈线性排列 →肤色 眼皮单双 血型 DNA 谁传递信息?— RNA 1.RNA 的基本单位： 核糖核苷酸 一、遗传信息的转录 蛋白质合成 指导 DNA 碱基 G ·2、RNA结构：一般是 单 链，且比DNA 短。 ·3.RNA 与DNA 的区别：(1)组成成分的区 别 五碳糖、碱基的不同 (2)结构的区别： DNA 一般为双链，RNA 一般为单链 4.为什么RNA能作为DNA的信使? ① RNA的结构与DNA相 似 ，RNA的是以核 苷酸为基本单位连接而成的，核苷酸也 含有四种碱基，可储存遗传信息。 ② RNA 比DNA短，能通过核孔，从细胞 核转移到细胞质。 脱氧核糖 DNA 胸腺嘧啶(T) 核糖 RNA 尿嘧啶(U) 磷酸 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) RNA 与DNA 化学组成上的差异 tRNA RNA 种RNA 示意图 转 录 过 程 概念：RNA 是在 细胞核 内，以 DNA _一条 链为模板合成的，这一过程称为转录。 DNA RN A 台酶 mRNA 游离的核悟核苷酸 第 1 步 DNA 双链解 第2步游离的核塘核苷酸随 第3步新结合 第4步合成的mRNA 开 .DNA双链的碱基得 机地与DNA 键上的碱基碰撞， 的核糖核苷酸连 从DNA链上释放。而 以晕露 当核塘核苷酸与DNA的喊基互 补时，两者以氢键结台 接到正在合成的 mRNA分子上 后 ，DNA 双链恢复 转录过程(动画) DNA的平面结构 解旋酶 D G G G G 以DNA 的一条链为模板合成 mRNA 1.DNA解旋，碱基暴露 G RNA 聚合酶 游离的核糖核苷酸 DNA 与RNA 的碱基互补配对：A—U;T—A;C—G;G—C G G G 2.游离的核糖核苷酸与DNA随机碰撞，氩键结合 G G G G G G G G G 5 G G 3.形成的mRNA 链 ，DNA 上的遗传信息就传递到 G DNA G 4.mRNA 释放，DNA 双链恢复 DNA 细胞核 mRN 核孔 细胞质 孔进入细胞 细胞质 mRNA 通过核 质 G m 小结：遗传信息的转录过程 场所：主要是在 细 胞 核； 时间：整个生命活动过程 过程： DNA转录NA 的图解 ①解旋：在解 旋 酶作用下亲代DNA分子双链 解开 DNA 模板：解旋的1条 核糖梅链酸 原料：细胞中4种游离的 RNA 聚合 能 量 · 来白 的水解 ② 合成 mRNA 链 条 件 产物： mRNA 原则：碱基互补配对 特点：边 解 旋边转录，属于 全保留复制 意义： 实现遗传信息的表达 愿考与讨论 、都需要模板、都遵循碱基 互补配对原则；保证遗传信息 传递的准确性。 2.与DNA 模板链互补配对： 与另一条链基本桐同，DNA 链 上T的位置，RNA 链上是U 画 目 二 、遗传信息的翻译 指游离在细胞质中的各种 氨基酸，以 mRNA 为模板合成 确具有一定顺序的 蛋白质这 一过程称为翻译。 思考与讨论2 1、如果2个碱基编码1氨基酸 最 多 能 编 码 多 少 种 4 1 6 2一个氨基酸编码至少需要多 少个碱基，才足以组合出构成 至少需要3种 蛋自质的20种氨基酸? 概念：密码子 是指 mRNA 上决定一个氨基酸的 相邻的三个碱基。 mRNA 密码子3 密码子2 密码子1 第一个字母 第二个字母 U C A G 苯 丙 氨 酸 苯 丙 氨 酸 亮 氨 酸 亮 氨 酸 丝 丝 丝 丝 氨 氨 氨 氨 酸 酸 酸 半 胱 氨 酸 半 胱 氨 酸 终 止 色 氨酸 G 亮亮 酸 酸 酸 酸 氨 氨 氨 氨 耐 削 酯 脯 氨 氨 氨 氨 酸 酸 酸 酸 组 氨 酸 组 氨 酸 谷 氨 酰 胺 谷 氨 酰 胶 精 精 精 精 酸 酸 酸 酸 U C G 异 亮 氨 酸 异 亮 氨 酸 异 亮 氨 酸 甲 疏 氨 酸 ) (起始) 称 涂 禁 弥 氨 氨 氨 氨 酸 酸 酸 酸 天 冬 酰 胺 天 冬 酰 胺 赖 氨 酸 赖 氨 酸 氨 氨 氨 氨 丝 丝 精 精 酸 酸 酸 酸 U 缬 氨 酸 缆 氨 酸 缬 氨酸 缬 氨 酸 (起始) 两 丙 丙 丙 氨 氨 氨 氨 酸 酸 酸 酸 天 天 谷谷 冬 氨 冬 氨 氨 氨 酸 酸 酸 酸 甘 氨 氨 甘 氨 甘 氮 酸 酸 酸 酸 U 密 码 子 表 酪 氨 酸 酪 氨 酸 终 止 终 止 氨 氨 氨 亮 亮 氨 酸 起始密码子：2种 普通密码子：59 种 终止密码子：3种 注意一种密码子只能编码一种氨基酸， 一种氨基酸可能有多种密码子。 密码 种类 ·遗传密码的特性： · 1、有3个终止密码，没有对应的氨基 酸，所以，在64个遗传密码中，能决 定氨基酸的遗传密码子只有61个。 ·2、通用性：地球上几乎所有的生物 共用一套密码子表。 ·3.简并性：一种氨基酸有两种以上的 密码子的情况。在一定程度上能防止 由于碱基的改变而导致的遗传信息的 改变。 河题：氨基酸是怎样运这到核糖体为的呢? 思考与讨论③ 甲硫氨酸—谷氮酸—丙氨酸—半胱氨 酸—脯氨酸—丝氨酸一赖氨酸一脯氨酸。 2.提示：通过这一事实可以想到生物都具 有榈同的遗传语言，所有生物间能有共同 的起源或生命在本质上是统一的，等 3.①若从密码子中有一个碱基改变时来考 虑，由于密码的简并性，能并不会改变 其对应的氨基酸；②若从密码子使用频率 来考虑当某种氮基酸使眉频率高时， 翻 译 过 程 翻译过程(动画) 细胞质 U U A G A U A U c mRNA A G 天门冬 酰氨 亮氨酸 核糖体 U U mRNA 与核糖体结 tRNA 上的反密码子与 mRNA 上的密码子互补配 天门冬 酰氨 A AU 亮氨酸 C A 异亮氨酸 亮氨酸 天门冬 酰氨 G A A U C U A U U tRNA 将氨基酸转运到mRNA 上的相应位置 . 亮氨酸 天门冬 酰氨 A A U C 两个氨基酸分子缩合 异亮氨酸 缩合 C U A U A G U C 核糖体随着mRNA滑动.另一个tRNA 上的碱 基与mRNA上的密码子配对. 天门冬 酰氨 异亮氨酸 亮氨酸 U A G 一个个氨基酸分子缩合成肽链 天门冬 酰氨 异亮氨酸 亮氨酸 U A G tRNA离开，再去转运新的氨基酸 天门冬 酰氨 异亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 天门冬 酰氨 异亮氨酸 A U A G 以mRNA为模板形成了有一定氨基酸序列的蛋白 质 肆 小结：遗传信息的翻译过程 场所： 细 胞 质； 时间：整个生命活动过程 过程： ①核糖体与mRNA链结合 正在合成的多肽链 模板：mRNA 核糖体 原料：细胞中20种氨基 酸 工具： 能量：来自ATP 的水解 四母 酶： 形 ②合成 条 肽链了件 ②白 舌 产物： 蛋白质 原则：碱基互补配对、脱水缩合 特点：一个mRNA分子上可相继结合多个子 核 糖体 同时进行多条肽 链 的合成。 意义： 实现遗传信息的表达 携带并传递遗传信息 运载特定的氨基酸至核糖体 参与核糖体的组成 RNA 的种类及作用 归纳比较 以亲代的DNA 分子为模板，合 成子代DNA 以DNA的一 条链为模板， 合成RNA 以mRNA为模板，以细 胞质中的各种氨基酸 为原料，合成具有一定 氨基酸序列的蛋白质 细胞分裂的间期 个体生命活动的整个过程中 细胞核(线粒 体、叶绿体) 细胞核(线粒 体、叶绿体) 细胞质，主要在 核糖体上 亲代DNA分 子的两条链 DNA分子 的一条链 mRNA 4种脱氧核苷酸 (ATC G) 4种核糖核苷酸 (AU C G) 氨基酸(20种) 六、关于基因的功能——遗传信息的传递与表达 .功能比较(表工 酶、能量等 酶、能量等 酶、能量tRNA等 2个DNA分子 3种单链 的 m R N A 具有特定的氨基 酸顺序的蛋白质 边解旋、边复制、 半保留复制 边解旋、边转录， 不对称转录 mRNA可结合 多个核糖体 亲代DNA→子代DNA DNA→mRNA mRNA→ 蛋白质 保证亲子代之间遗 传信息的连续性 实现遗传信息的表达 功能比较(表亚) 课堂练习 一、判断题 1、在转录过程中，碱基互补配对原则 是：A 与T,G 与C 配 对 。X 2、遗传信息是指蛋白质中的排列顺序× 3.在真核细胞中，DNA的复制和转录主要 发生在细胞核内，翻译发生在细胞质内。 二、填空题 1、“密码子”是指 A、核酸上特定排列顺序的碱基 B 、DNA 上决定一个氨基酸的三个相邻 的碱基 C、 信使RNA 上决定一个氨基酸的三个 相邻的碱基 D.转运RNA上决定一个氨基酸的三个相 邻的碱基 2、 一个转运RNA一端的三个碱基是CGA, 这个RNA转运的氨基酸是 A、酪氨酸(UAC) B、谷氨酸(GAG) C、精氨酸(CGA) D 丙氨酸(GCU) 3、组成人体蛋白质的20种氨基酸对应的 密码子共有 A、4个 B、20个 61个 D.64 个 4、某生物基因单链的一段是--- G -C 一 A G 一 A =C -A 一 A A---,若以此链为模板，经转录、翻译 形成的多肽链上所对应的氨基酸顺序是： ① 苯丙氨酸UUU;② 天冬氨酸GAC ③ 亮氨酸CUG; ④ 赖氨酸AAA ⑤ 精氨酸CGU; ⑥ 丙氨酸GCA A、①③⑤ B、⑥②④ C、②④⑥ 0. ⑤③① 课 后 练 习 基础题 TGCCTAGAA UGCCUAGAA 3 3 C 0 二、拓展题 1、①可快速促成使用频率高 的氨基酸 二、拓展题： 2.提示：因为几个密码子可能编码同一 种氨基酸，有些碱基序列并不编码氨 基酸，如终止密码等，所以只能根据 碱基序列写出确定的氨基酸序列，而 不能根据氨基酸序列写出确定的碱基 序列。遗传信息的传递就是在这一过 程中损失的。 mRNA rRNA 8oproteins 细胞质 odon 核 糖 体 mRNA 蛋白质合成结构图 细胞核 U tRNA amino acids Anticodon 蛋 白 质 链 DNA RNA nucleotides Protein synthesis 6 1 .∴ DNA(基因)的碱基数：信使RNA的 碱基数：转运RNA 碱基数：氨基酸的数是： 6331 拓展：DNA (基因)上碱基、RNA 上碱基、 氨基酸数量的对应关系 0 3 即 时 练习 1、一条多肽链上有氨基酸300个，则作 为合成该多肽链模板的mRNA分子和转录 mRNA的DNA分子至少要有碱基多少个? A 、300;600 B 、 900;1800 C、900;900 D.600;900 2、一条多肽链中有1000个氨基酸，则作为合成 多肽链的信使RNA分子和用来转录信使RNA分子 的基因中，分别至少要有碱基数为： A、1000和2000 B、2000和4000 C、3000和3000 D.3000和6000 3、 某基因中含有1200个碱基对，则由它控制 合成的含有两条肽链的蛋白质分子中最多含有 肽键的个数是： A、198个 B、398个 C、400个 D.798个 4、已知一个蛋白质分子由2条肽链组成， 连接蛋白质分子中氨基酸的肽键共有198 个，翻译成这个蛋白质分子的mRNA 中有 A 和G 共200个，则转录成信使RNA 的DNA 分子中，最少有C 和T 多少个。 A 、400 B、200 C、600 D.800 5 、设控制某含a 条肽链的蛋白质合成的基 因含X个碱基对，氨基酸的平均分子量为Y, 则该蛋白质的分子量约为： A 、2/3XY-6X+18a B 、1/3XY-6X C 、(X/3 -a)×18 D .X/3×Y-(X/3-a)×18 概念：反密码子 是指每个tRNA上可以与 mRNA 互补配对的三个碱基。 结合氨基酸 的部位 碱基配对 反密码子 亮氨酸 天门冬酰胺 异亮氨酸 U U A G A U A U C A A U C A 反密码子 反密码子 反密码子 注意：一种tRNA 只能携带一种氨基酸， 一种氨基酸可能有多种tRNA 。 信 使RNA 核糖体 西 安 市 惠 安 中 学 张博(0294961139) 翻 译 信 使RNA 氨基酸 转 运RNA 一 氨基酸 转 运RNA 蛋白质的合成 遗传信息的转录 在细胞核内，以DNA的一条链为模板，按 照碱基互补配对原则合成RNA的过程。 在活细胞中任何时刻都可进行 模板 解旋的一条DNA母链 原料 细胞中游离的四种核糖核苷酸 能量 ATP 酶 DNA解旋酶、RNA聚合酶 碱基互补配对 边解旋、边转录 形成 一 条mRNA单链 使遗传信息表达，表现出各种生物性状。 小结：遗传信息的转录 K 可 三 遗 传 信 息 的 翻 译 衡细阴胞质 有一定氨 中而RNA为模板，合成具 基酸顺序的蛋自质的过程 活细胞的细胞质中任何时刻都可进行 模板 mRNA单链 原料 细胞中游离的氨基酸 能量、工具 ATP、tRNA 酶 RNA聚合酶、肽酶 按碱基互补配对原则、脱水缩合 在一条mRNA链上可结合多个核糖体多位点同时进行 形成一肽链 使遗传信息得以表达，表现出各种生物性状 可 H 小结：遗传信息的翻译 $$